USART简介：
USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN（局部互联网）、智能卡协议、IrDA（红外数据组织）SIR ENDEC规范、调制解调器（CTS/RTS）操作。允许多处理器通信。使用多级缓冲配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。
USART主要特性：
全双工异步通信，NRZ标准格式，分数波特率发生器系统（发生和接收共用的可编程波特率，最高达4.5Mbits/s），8-9位数据长度，1-2位停止位，LIN主发送同步断开符的能力及LIN从检测断开符的能力（当配置成LIN时生成13位断开符，检测10/11位断开符），发送方为同步传输提供时钟，IRDA SIR编解码器（正常模式下支持3/16位持续时间），智能卡模拟功能（支持ISO7816-3标准的异步智能卡协议，用到0.5/1.5个停止位），单线半双工通信，可配置的使用DMA的多缓冲器通信（在SRAM里利用集中式DMA缓冲接收/发送字节），单独的发送器和接收器使能位，检测标志（接收缓冲器满，发送缓冲器空，传输结束标志），校验控制（发送校验位，对接收数据进行校验），四个错误检测标志（溢出，噪音，帧错误，校验错误），10个带标志中断源（CTS改变，LIN断开符检测，发送数据寄存器空，发送完成，接收数据寄存器满，检测到总线为空闲，溢出错误，帧错误，噪音错误，校验错误），多处理器通信（如果地址不匹配，则进入静默模式），从静默模式中唤醒（通过总线检测和地址标志检测），两种唤醒接收器的方式（地址位MSB 第9位，总线空闲）。
USART功能概述：
1、USART双向通信至少需要两个脚：RX（接收数据输入）、TX（发送数据输出）。
RX：接收数据串行输入，通过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。
TX：发送数据输出，当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的IO端口配置。当发送器被激活并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里，此引脚被同时用于数据的发送和接收。
总线在发送和接收前应处于空闲状态，起始位（1个），数据位（1个，8-9位，最低有效位在前），停止位（0.5,1.5,2位，表明数据帧结束），分数波特率发生器（12位整数和4位小数的表示方法），状态寄存器1个（USART_SR），数据寄存器1个（USART_DR），波特率寄存器1个（USART_BRR，12位整数和4位小数）。一个智能卡模式下的保护时间寄存器（USART_GTPR）。
2、USART工作于同步模式时，需要一个引脚：CK。
CK：发送器时钟的输出，此引脚输出用于同步传输的时钟。在start和stop位上没有时钟脉冲，软件可选地，可以在最后一个数据位送出一个时钟脉冲。数据可以在RX上同步被接收。这可以用来控制带移位寄存器的外部设备（例如LCD驱动器），时钟相位和极性都是软件可编程的。在智能卡模式里，CK可以为智能卡提供时钟。
3、USART工作于IRDA模式时，需要两个引脚：IRDA_RDI（数据输入），IRDA_TDO（数据输出）
4、USART工作于硬件流控模式时，需要两个引脚：nCTS，nRTS。
nCTS：清除发送，若是高电平，在当前数据传输结束时阻断下一次的数据发送。
nRTS：发送请求，若是低电平，表明USART准备好接受数据。
USART特性描述：
字长可以通过编程USART_CR1寄存器中的M位，选择成8位或者9位。在起始位期间，TX脚处于低电平，在停止位期间处于高电平。
空闲符号被视为完全由“1”组成的完整的数据帧，后面跟着包含了数据的下一帧的开始位（“1”的位数也包含了停止位的位数）。
断开符号被视为在一个帧周期内全部接收到“0”（包括停止位期间，也是“0”）。在断开帧结束时，发送器再插入1或2个停止位（“1”）来应答起始位。
发送和接收由一共用的波特率发生器驱动，当发送器和接收器的使能分别置位时，分别为其产生时钟。
USART寄存器描述：
1、USART状态寄存器（USART_SR）
1】地址偏移：0x00，复位值：0x00C0
2】位31-位10：保留位，硬件强制为0
位9：CTS（CTS标志位）：在USART4和USART5上不存在这一位。参照上文所述的硬件流模式（USART功能概述里面）。如果设置了“CTSE位”，当nCTS输入变化状态时，该位被硬件置高。由软件将其清零。如果USART_CR3中的CTSIE为“1”，则产生中断。 置为0时，表示nCTS状态线上没有变化，置为1时，表示nCTS状态线上发生变化。
位8：LBD（LIN断开检测标志）：当探测到LIN断开时，该位由硬件置“1”，由软件清“0”（向该位写0）。如果USART_CR3中的LBDIE为“1”，则产生中断。 置为0时，表示没有检测到LIN断开，置为1时，表示检测到LIN断开。
位7：TXE（发送数据寄存器空）：当TDR寄存器中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，该位被硬件置位，如果USART_CR1寄存器的TXEIE为1，则产生中断。对USART_DR的写操作，将该位清零。注意在单缓冲器传输中使用该位。 置为0时表示数据还没有被转移到移位寄存器，置为1时，表示数据已经被转移到移位寄存器。
位6：TC（发送完成）：当包含数据的一帧发送完成后，并且TXE=1时，由硬件将该位置1。如果USART_CR1中的TCIE为1，则产生中断。由软件序列清除该位（先读USART_SR，然后写入USART_DR）。TC位也可以通过写“0”来清除，只有在多缓冲通讯中才推荐这种清除程序。置为0时，表示发送未完成，置为1时，表示发送完成。
位5：RXNE（读数据寄存器非空）：当RDR移位寄存器中的数据被转移到USART_DR寄存器中，该位被硬件置位。如果USART_CR1寄存器中的RXNEIE为1，则产生中断。对USART_DR的读操作可以将该位清0。RXNE位也可以通过写0来清除，只有在多缓冲通讯录中才推荐这种清除程序。置为0表示数据没有收到，置为1表示收到数据，且可以读出。
位4：IDLE（检测到总线空闲）：当检测到总线空闲时，该位被硬件置位。如果USART_CR1中的IDLEIE为1，则产生中断。由软件序列清除该位（先读USART_SR，然后读USART_DR）。置为0时，表示没有检测到空闲总线，为1时表示检测到空闲总线。备注：IDLE位不会被置高直到RXNE位被置起（即又一次检测到空闲总线）
位3：ORE（过载错误）：当RXNE仍然是1的时候，当前被接收在移位寄存器中的数据，需要传送至RDR寄存器时，硬件将该位置位。如果USART_CR1中的RXNEIE为1的话，则产生中断。由软件序列将其清零（先读USART_SR，然后读USART_CR）。置为0时表示没有过载错误，置为1时表示检测到过载错误。备注：如果该位被置位时，RDR寄存器的值不会丢失。但是移位寄存器中的数据会被覆盖。如果设置了EIE位，在多缓冲器通信模式下，ORE标志置位会产生中断。
位2：NE（噪声错误标志）：当接收到的帧检测到噪音时，由硬件对该位置位。由软件序列对其清零（先读USART_SR，然后读USART_DR）。置为0时表示没有检测到噪声，置为1时表示检测到噪声。备注：该位不会产生中断，因为它和RXNE一起出现，硬件会在设置RXNE标志时产生中断。在多缓冲区通信模式下，如果设置了EIE位，则设置NE标志时会产生中断。
位1：FE（帧错误）：当检测到同步错位，过多的噪声或者检测到断开符，该位被硬件置位，由软件序列将其清零，先读USART_SR，再读USART_DR。为0时表示没有检测到帧错误，为1时表示检测到帧错误或者break符。备注：该位不会产生中断，因为它和RXNE一起出现，硬件会在设置RXNE标志时产生中断。如果当前传输的数据既产生了帧错误，又产生了过载错误，硬件还是会挤出该数据的传输，并且只设置ORE标志位。在多缓冲区通信模式下，如果设置了EIE位，则设置FE标志会产生中断。
位0：PE（校验错误）：在接收模式下，如果出现奇偶校验错误，硬件对该位置位。由软件序列对其清零（依次读USART_SR和USART_DR）。在清除PE位前，软件必须等待RXNE标志位被置“1”。如果USART_CR1中的PEIE为“1”，则产生中断。置为0时表示没有奇偶校验错误，置为1时表示存在奇偶校验错误。
2、USART数据寄存器（USART_DR）
1】地址偏移：0x04，复位值：不定
2】位31-9：保留位，硬件强制为0；
位8-0：DR[8:0]，数据值。包含了发送和接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个给发送用（TDR），一个给接受用（RDR），该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。RDR寄存器提供了输出移位寄存器和内部总线之间的并行接口。当使能校验位（USART_CR1中的PCE位被置位）进行发送时，写到MSB的值（根据数据长度不同，MSB是第7位或者第8位）会被后来的校验位所取代。当使能校验位进行接收时，读到MSB位时接收到的校验位。
3、波特比率寄存器（USART_BRR）
1】地址偏移：0x08，复位值：0x0000
2】位31-16：保留位，硬件强制置为0；
位15-4：DIV_Mantissa[11:0]，USARTDIV的整数部分。这12位定义了USART分频器除法因子（USARTDIV）的整数部分。
位3-0：DIV_Fraction[3:0]，USARTDIV的小数部分。
分数波特率的产生：
接收器和发送器的波特率在USARTDIV的整数和小数寄存器中的值应设置成相同。
Tx/Rx 波特率 = fck/（16*USARTDIV）
这里的fck是给外设的时钟（PCLK1用于USART2，3，4，5），（PCLK2用于USART1）。
USARTDIV是一个无符号的定点数，则12位的值设置在USART_BRR寄存器。备注在写入USART_BRR之后，波特率计数器会被波特率寄存器的值所替换。因此，不要再通信进行中改变波特率寄存器的数值。
从USART_BRR寄存器得到USARTDIV
例1：若DIV_Mantissa = 27，DIV_Fraction=12（USART_BRR = 0x1BC），则：
Mantissa（USARTDIV） = 27
Fraction（USARTDIV） = 12/16 = 0.75
所以此时USARTDIV = 27.75
例2：要求USARTDIV = 25.62，则：
DIV_Fraction = 16*0.62 = 9.92，最接近的整数是10 = 0x0A
DIV_Mantissa = mantissa（25.620） = 25 = 0x19
于是USART_BRR = 0x19A
例3：要求USARTDIV = 50.99，则：
DIV_Fraction = 16*0.99 = 15.84，最接近的整数是16 = 0x10 => DIV_frac[3:0]溢出 => 进位必须加到小数部分。
DIV_Mantissa = mantissa（50.990+进位） = 51 = 0x33
于是USART_BRR = 0x330，USARTDIV = 51
4、控制寄存器1（USART_CR1）
1】地址偏移：0x0C，复位值：0x0000
2】位31-14：保留位，硬件强制为0
位13：UE（USART使能）：当该位被清零，在当前字节传输完成后的USART的分频器和输出停止工作，以减少功耗。该位由软件设置和清零。置0时，USART分频器和输出被禁止，置1时，USART模块使能。
位12：M（字长）：该位定义了数据字的长度，由软件对其设置和清零。置为0时表示一个起始位，8个数据位，n个停止位。置位1时，表示一个起始位，9个数据位，n个停止位。注意在数据传输过程中（发送和接收时）不能修改这个位。
位11：WAKE（唤醒的方法）：该位决定了把USART唤醒的方法，由软件对该位设置和清零。为0时，表示被空闲总线唤醒，为1时表示被地址标记唤醒。
位10：PCE（检验控制使能）：用该位选择是否进行硬件校验控制（对于发送来说就是校验位的产生，对于接受来说，就是校验位的检测）。当使能了该位，在发送数据的最高位（如果M=1，最高位是第9位，如果M是0，最高位是第8位）插入校验位。对接受到的数据检查其检验位。软件对它置“1”或者清“0”，一旦设置了该位，当前直接传输完成后，校验控制才生效。置0时表示禁止校验控制，置为1时表示使能校验控制。
位9：PS（校验选择）：当校验控制使能后，该位用来选择采用偶校验还是奇校验。软件对它置1或清0.当前字节传输完成后，该选择生效。置为0时表示为偶校验，置为1时表示为奇校验。
位8：PEIE（PE中断使能）：该位由软件设置或清除。置为0时禁止产生中断，置为1时，当USART_SR中的PE为“1”时，产生USART中断。
位7：TXEIE（发送缓冲区空中断使能）：该位由如软件设置或清除。为0时禁止产生中断，为1时，当USART_SR中的TXE为“1”时，产生USART中断。
位6：TCIE（发送完成中断使能）：该位由软件设置或清除。置为0时表示禁止产生中断，置为1时表示当USART_SR中的ORE或者RXNE为1时，产生USART中断。
位5：RXNEIE（接收缓冲区非空中断使能）：该位由软件设置或清除，为0时表示禁止产生中断，为1时表示当USART_SR中的IDLE为1时，产生USART中断。
位4：IDLEIE（IDLE，总线空闲中断使能）：该位由软件设置或清除。当为0时表示禁止产生中断，为1时当USART_SR中的IDLE为1时，产生USART中断。
位3：TE（发送使能）：该位使能发送器，由软件设置或清除。为0时表示禁止发送，为1时表示使能发送。备注在数据传输过程中，除了在智能卡模式下，如果TE位上有个0脉冲（即设置为“0”之后，再设置为“1”），会在当前数据字传输完成后，发送一个前导符（空闲总线）。另外，在当TE被设置后，在真正的数据发送开始前，有一个比特时间的延迟。
位2：RE（接收使能）：该位由软件设置或清除。当设置为0时，禁止接收，当设置为1时，使能接收并开始搜寻RX引脚上的起始位。
位1：RWU（接收唤醒）：该位用来决定是否把USART设置为静默模式。该位由软件设置或清除，当唤醒序列到来时，硬件也会将其清零。置为0时表示接收器处于正常工作模式，置为1时，表示接收器处于静默模式。备注，在把USART置于静默模式（设置RWU位）之前，USART要已经先接受了一个数据字节，否则在静默模式下，不能被空闲总线检测唤醒。另外当配置为地址标记检测唤醒（wake位 = 1），在RXNE位被置位时，不能用软件修改RWU位。
位0：SBK（发送断开帧）：使用该位来发送断开字符，该位可以由软件设置或清除。操作过程应该是软件设置位，然后再断开帧的停止位时，由硬件将其复位。当该位被设置为0时，表示没有发送断开字符，当设置为1时，表示将要发送断开字符。
5、控制寄存器2（USART_CR2）
1】地址偏移：0x10，复位值：0x0000
2】位31-15：保留位，硬件强制为0；
位14：LINEN（LIN模式使能）：该位由软件设置或清除。设置为0表示禁止LIN模式，设置为1表示使能LIN模式。在LIN模式下，可以用USART_CR1寄存器中的SBK位发送LIN断开符（低13位），以及检测LIN同步断开符。
位13-12：STOP（停止位）：这两位用来设置停止位的位数。00表示一个停止位，01表示0.5个停止位，10表示2个停止位，11表示1.5个停止位。备注：USART4和USART5不能用0.5停止位和1.5停止位。
位11：CLKEN（时钟使能）：用来使能CK引脚。为0时表示禁止CK引脚，为1表示使能CK引脚。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位10：CPOL（时钟极性）：在同步模式下，可以用该位选择SLCK引脚上时钟输出的极性。和CPHA位一起配合来产生需要的时钟/数据采样关系。为0时表示总线空闲时CK引脚上保持低电平。为1时表示总线空闲时CK引脚上保持高电平。USART4和USART5上不存在这一位。
位9：CPHA（时钟相位）：在同步模式下，可以用该位选择SLCK引脚上时钟输出的相位。和CPOL位一起配合来产生需要的时钟/数据的采样关系。为0时表示在时钟的第一个边沿进行数据捕获，为1时表示在时钟的第二个边沿进行数据捕获。备注在USART4和USART5上不存在这一位。
位8：LBCL（最后一位时钟脉冲）：在同步模式下，使用该位来控制是否在CK引脚上输出最后最后那个数据字节（MSB）对应的时钟脉冲。为0时表示最后一位数据的时钟脉冲不从CK输出。为1时表示最后一位数据的时钟脉冲会从CK输出。备注：最后一个数据位就是第8或者第9个发送的位（根据USART_CR1寄存器中的M位所定义的8或9位数据帧格式），在USART4和USART5上不存在这一位。
位7：保留位，硬件强制为0。
位6：LBDIE（LIN断开符检测中断使能）：断开符中断屏蔽（使用断开分隔符来检测断开符），为0时表示禁止中断，为1时表示只要USART_SR寄存器中的LBD为1就产生中断。
位5：LBDL（LIN断开符检测长度）：该位用来选择是11位还是10位断开符检测。为0时表示为10位断开符检测，为1时表示为11位的断开符检测。
位4：保留位，硬件强制为0。
位3-0：ADD[3：0]：本设备的USART节点地址。该位域给出本设备USART节点的地址。这是在多处理器通信下的静默模式中使用的，使用地址标记来唤醒某个USART设备。
3】备注：在使能发送后不能再改写CPOL，CPHA，LBCL三个位。
6、控制寄存器3（USART_CR3）
1】地址偏移：0x14，复位值：0x0000
2】位31-11：保留位，硬件强制为0；
位10：CTSIE（CTS中断使能）：为0时禁止中断，为1时USART_SR寄存器中的CTS为1时产生中断。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位9：CTSE（CTS使能）：为0时禁止CTS硬件流控制，为1时CTS模式使能。只有nCTS输入信号有效（拉成低电平）时才能发送数据。如果在数据传输过程中，nCTS信号变为无效，那么发送完这个数据后，传输就停止下来。如果当nCTS为无效时，往数据寄存器里面写数据，则要等到nCTS有效时才会发送这个数据。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位8：RTSE（RTS使能）：为0时表示禁止RTS硬件流控制，为1时表示RTS中断使能，只有接受缓冲区内有空余空间时才请求下一个数据。当前数据发送完成后，发送操作就需要暂停下来，如果可以接受数据了，将nRTS输出置为有效（拉至低电平）。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位7：DMAT（DMA使能发送）：该位由软件设置或清除。为0时表示禁止发送时的DMA模式，为1时表示为使能发送时的DMA模式。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位6：DMAR（DMA使能接收）：该位由软件设置或清除。为0时表示禁止接收时的DMA模式，为1时表示使能接收时的DMA模式。备注在USART4和USART5上不存在这一位。
位5：SCEN（智能卡模式使能）：该位用来设置智能卡模式。为0时表示禁止智能卡模式，为1时表示使能智能卡模式。备注在USART4和USART5上不存在这一位。
位4：NACK（智能卡NACK使能）：为0时表示校验出错时，不发送NACK，为1时表示校验错误出现时，发送NACK。备注，在USART4和USART5上不存在这一位。
位3：HDSEL（半双工选择）：选择单线半双工模式，为0表示不选择半双工模式，为1表示选择半双工模式。
位2：IRLP（红外低功耗）：用来选择普通模式还是低功耗红外模式。为0时表示为普通模式，为1时表示为低功耗模式。
位1：IREN（红外模式使能）：该位由软件设置或清零。为0时表示不使能红外模式，为1时表示使能红外模式。
位0：EIE（错误中断使能）：在多缓冲区通信模式下，当有帧错误，过载或者噪声错误时（USART_SR状态寄存器中的FE=1，或者ORE=1，或者NE=1）产生中断。为0时表示禁止中断，为1时表示只要USART_CR3中的DMAR=1，并且USART_SR中的FE=1，或者ORE=1，或者NE=1，则产生中断。
7、保护时间和预分频寄存器（USART_GPTR）
1】地址偏移：0x18，复位值：0x0000
2】位31-16：保留位，硬件强制为0
位15-8：GT[7:0]：保护时间值，该位规定了以波特时钟为单位的保护时间，在智能卡模式下，需要这个功能。当保护时间过去后，才会设置发送完成标志。
位7-0：PSC[7:0]：预分频值。
a、在红外（IRDA）低功耗模式下，PSC[7:0] = 红外低功耗波特率，对系统时钟分频以获得低功耗模式下的频率：源时钟被寄存器中的值（仅有8位有效）分频。00000000：保留-不要写入该值；00000001：对源时钟1分频；00000010：对源时钟2分频。
b、在红外（IRDA）正常模式下，PSC只能设置为00000001
c、在智能卡模式下，PSC[4:0]：预分频值，对系统时钟进行分频，给智能卡提供时钟。寄存器中给出的值（低5位有效）乘以2后，作为对源时钟的分频因子。00000：保留-不要写入该值；00001：对源时钟进行二分频；00010：对源时钟进行4分频；00011：对源时钟进行6分频。。。。备注，在智能卡模式下位[7:5]在智能卡模式下没有意义，UART4和UART5上不存在这一位。
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